第三单元-共价键-原子晶体课件.ppt

1、第三单元第三单元 共价键共价键 原子晶体原子晶体2.共价键的成键微粒：共价键的成键微粒：原子原子1.1.共价键的定义：共价键的定义：原子间原子间通过通过共用电子对共用电子对所形所形 成的的化学键。成的的化学键。我们已经了解的共价键的概念：我们已经了解的共价键的概念：3.共价键的存在：共价键的存在：非金属单质非金属单质共价化合物共价化合物离子化合物离子化合物共价化合物：共价化合物：相邻的原子相邻的原子之间之间以共价键以共价键相连的化相连的化合物属于共价化合物。如二氧化碳、水、甲烷等。合物属于共价化合物。如二氧化碳、水、甲烷等。学生活动学生活动1：写出下列分子的电子式和结构式写出下列分子的电子式和

2、结构式 以上物质中哪些是离子化合物？哪些是以上物质中哪些是离子化合物？哪些是共价化合物？共价化合物？1 1、共价化合物中只含有共价键、共价化合物中只含有共价键2 2、离子化合物中一定含有离子、离子化合物中一定含有离子键，也可能含有共价键键，也可能含有共价键问题探究：问题探究：2个氢原子一定能形成氢个氢原子一定能形成氢分子吗？分子吗？两个核外电子两个核外电子自旋方向自旋方向相反相反的氢原子靠近的氢原子靠近vr0V：势能势能 r：核间距核间距r0vr0r0V：势能：势能r：核间距：核间距r0v vr r0r r0 0 V V：势能：势能 r r：核间距：核间距r0vr0r0V：势能：势能 r：核间

3、距：核间距 两个核外电子两个核外电子自旋方向自旋方向相同相同的氢原子靠近的氢原子靠近vr0V：势能：势能 r：核间距：核间距1 1、共价键的形成、共价键的形成（1）有）有自旋方向相反自旋方向相反的的未成对电子未成对电子（2）原子轨道要实现）原子轨道要实现最大限度最大限度的重叠的重叠2 2、共价键的形成本质、共价键的形成本质 成键原子相互接近时，原子成键原子相互接近时，原子轨道发生轨道发生 ，自旋方向，自旋方向 ，的的 电子形成电子形成 ，两原子核间的电子密度两原子核间的电子密度 ，体系的能量体系的能量 。重叠重叠相反相反未成对未成对 共用电子对共用电子对增增 加加降低降低交流与讨论交流与讨论金

4、属键、离子键不具有饱和性和方向性，共价键是否也没金属键、离子键不具有饱和性和方向性，共价键是否也没有饱和性和方向性有饱和性和方向性?阅读教材阅读教材P44，根据，根据N、O、F原子的轨道表示式，解释为原子的轨道表示式，解释为什么它们与什么它们与H原子形成的简单化合物分别为原子形成的简单化合物分别为NH3、H2O和和HF。的电子排布式和轨道表示式的电子排布式和轨道表示式1s 1s 2s 2s 2p 2p1s 1s 2s 2s 2p 2p1s 1s 2s 2s 2p 2pNHNH3 3H H2 2O ON NH H1s1sO OH H2s2s2p2p1s1s2s2s2p2p共价键有饱和性！共价键有

5、饱和性！H H2 2O OF FH H1s1s2s2s2p2p3 3、共价键的特征、共价键的特征（1 1）具有饱和性）具有饱和性形成的共价键数形成的共价键数 =未成对电子数未成对电子数 在成键原子中，有几个在成键原子中，有几个未成对电未成对电子子通常就只能形成通常就只能形成几个共价键几个共价键，所以，所以在共价分子中每个原子形成共价键数在共价分子中每个原子形成共价键数目是一定的。目是一定的。（2 2）具有方向性）具有方向性p原因：原因：成键成键原子轨道只有采用最大重叠才能形成稳定原子轨道只有采用最大重叠才能形成稳定的共价键的共价键。由于由于p,d,fp,d,f轨道在空间有不同的伸展方向轨道在空

6、间有不同的伸展方向，即，即有方向性，因此共价键有方向性。有方向性，因此共价键有方向性。小结：小结：共价键的形成条件共价键的形成条件共价键的本质共价键的本质共价键的特征共价键的特征1 1、下列说法正确的是、下列说法正确的是 （）A A、有共价键的化合物一定是共价化合物、有共价键的化合物一定是共价化合物B B、分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物、分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物C C、由共价键形成的分子一定是共价化合物、由共价键形成的分子一定是共价化合物D D、只有非金属原子间才能形成共价键、只有非金属原子间才能形成共价键 B B2 2、下列不属于共价键的成键因素的是、下列不属于共价

7、键的成键因素的是 （）、共用电子对在两核间高频率出现、共用电子对在两核间高频率出现、共用的电子必须配对、共用的电子必须配对、成键后体系能量降低，趋于稳定、成键后体系能量降低，趋于稳定、两原子核体积大小要适中、两原子核体积大小要适中3、下列微粒中原子最外层电子数均为、下列微粒中原子最外层电子数均为8的是：的是：PCl5 NF3 CO2 BF3 X原子轨道沿核间连线方向以原子轨道沿核间连线方向以“”方式重叠方式重叠形成的共价键。形成的共价键。键：键：思考：思考：分子中分子中 的原子轨道是如何重叠形成共价键的的原子轨道是如何重叠形成共价键的?X Xs s-p px x键键思考：思考：HCl中中H和和

8、Cl的原子轨道是如何重叠形成共价键的？的原子轨道是如何重叠形成共价键的？X X+键键思考：思考：Cl2分子中分子中Cl的原子轨道是如何重叠形成共价键的的原子轨道是如何重叠形成共价键的?X+ssX+-pxs+-+Xpxpx形成形成 键的电子键的电子称为称为 电子。电子。原子轨道沿核原子轨道沿核间连线重叠间连线重叠(即头碰头方即头碰头方式式)形成的共形成的共价键价键,叫叫 键键.zzyyx思考：思考：2分子中分子中 的原子轨道是如何重叠形成共价键的的原子轨道是如何重叠形成共价键的?键：键：原子轨道在核间连线原子轨道在核间连线两侧两侧以以“肩并肩肩并肩”方式重叠形方式重叠形成成 的共价键。的共价键。

9、X Xp pZ Zp pZ ZZ Z Z Z +I+IXZZpZpZ原子轨道在核间连线两原子轨道在核间连线两侧进行重叠侧进行重叠(即采用肩并即采用肩并肩肩)方式形成的共价键方式形成的共价键,叫叫键键.二、共价键的类型二、共价键的类型键的成键特点：键的成键特点：1)沿两核间的连线方向沿两核间的连线方向 “头碰头头碰头”重叠成键重叠成键2)键可以沿键轴旋转键可以沿键轴旋转3)键较稳定键较稳定，存在于一切共价键中。，存在于一切共价键中。因而只含有因而只含有键的化合物性质是比较稳定的键的化合物性质是比较稳定的(烷烃烷烃)2、键键 与与键的成键特点键的成键特点1)在核间连线两侧以在核间连线两侧以“肩并肩

10、肩并肩”重叠成键；重叠成键；2)键不能自由旋转键不能自由旋转3)电子云重叠程度不及电子云重叠程度不及键，键，较活泼较活泼；4)必须与必须与键共存键共存键的成键特点键的成键特点:一般说来，一般说来，单键单键是是键，键，双键双键一般是一般是+键，键，叁键叁键则是则是+2+2键，键，所以在分子中，所以在分子中，键是基础，且任何两个原子之间只能键是基础，且任何两个原子之间只能形成一个形成一个键。键。有机物中的共价键有机物中的共价键C-H 是是键。键。C-C 是是键。键。C=C 一个一个键，一个键，一个键。键。C 一个一个键，两个键，两个键。键。乙烯、乙炔性质乙烯、乙炔性质 ，容易发生，容易发生 。不稳

11、定不稳定加成反应加成反应乙烷：乙烷：个个键；乙烯：键；乙烯：个个键键 个个键；键；乙炔：乙炔：个个键键 个个键键7 51321.键的常见类型有键的常见类型有(1)s-s,(2)s-p,(2)p-p，请指出下列分子，请指出下列分子键所属类型键所属类型:A.HF B.NH3 C.F2 D.H2 E.O2(1)(1)非极性键：非极性键：两个成键原子吸引电子的能力两个成键原子吸引电子的能力 (电电负性负性 )，共用电子对，共用电子对 偏移偏移的共价键的共价键相相 同同 不发生不发生相相 同同(2)(2)极性键：极性键：两个成键原子吸引电子的能力两个成键原子吸引电子的能力 (电电负性负性 )，共用电子对

12、，共用电子对 偏移的偏移的共价键共价键不不 同同 发发 生生不不 同同氯氯键非极性键氯氯键非极性键氢氯键非极性键氢氯键非极性键一般情况下，同种元素的原子之间一般情况下，同种元素的原子之间形成形成 共价键，不同种元素的共价键，不同种元素的原子之间形成原子之间形成 共价键。共价键。非极性非极性极极 性性4 4、在极性共价键中，成键元素的电、在极性共价键中，成键元素的电负性差值越大，共用电子对的偏移负性差值越大，共用电子对的偏移程度程度 ，共价键的极性，共价键的极性 。越大越大越越 大大非金属氢化物中键的极性最强的非金属氢化物中键的极性最强的是是 。氢氟键氢氟键 练练 习习1.下列分子中含有非极性键

13、的共价化下列分子中含有非极性键的共价化合物是合物是 （）A.F2 B.C2H2 C.Na2O2 D.NH3 E.CH3COONa F.C2H6G.H2O2 H.CO22.关于乙醇分子的说法正确的是（关于乙醇分子的说法正确的是（）A.分子中共含有分子中共含有8个极性键个极性键 B.分子中不含非极性键分子中不含非极性键 C.分子中只含分子中只含键键 D.分子中含有分子中含有1个个键键C 练练 习习3.下列物质分子中无下列物质分子中无键的是键的是 （）A.N2 B.O2 C.Cl2 D.C2H4C练练 习习在水溶液中，在水溶液中，NH3能与能与H+结合生成结合生成NH4请用电子式表示和形成请用电子式

14、表示和形成NH的过程的过程并讨论并讨论NH和和H是如何形成是如何形成NH4+的的3.配位键配位键 由由一个原子提供一个原子提供一对电子一对电子(孤对电孤对电子子),另一个另一个原子原子(有空的原子轨道有空的原子轨道)接接受受孤对电子形成共价键，这样的共价孤对电子形成共价键，这样的共价键称为配位键。配位键用键称为配位键。配位键用“”表示，表示，箭头指向接受孤对电子的原子。箭头指向接受孤对电子的原子。如：如：H HH N HH N H+H H铵根离子中的四个铵根离子中的四个氮氢键完全一样氮氢键完全一样(键长、键能相同键长、键能相同)极性键极性键单键单键双键双键三键三键（1）按成键方式分）按成键方式

15、分（2）按共用电子对有）按共用电子对有 无偏移分无偏移分（3）按两原子间的共用）按两原子间的共用 电子对的数目分电子对的数目分2 2一种特殊的共价键一种特殊的共价键 -配位键配位键键：头碰头重叠键：头碰头重叠键：肩并肩重叠键：肩并肩重叠非极性键非极性键（1）定义：）定义：1.1.共价键共价键的类型的类型（3）配位键的存在）配位键的存在（2）配位键的成键条件）配位键的成键条件非极性键非极性键极性键极性键配位键配位键共用电子对不共用电子对不发生偏移发生偏移共用电子对共用电子对偏向一方原子偏向一方原子共用电子对共用电子对由一方提供由一方提供相同非金属元素原相同非金属元素原子的电子配对成键子的电子配对

16、成键不同非金属元素原不同非金属元素原子的电子配对成键子的电子配对成键一方原子有孤电子对，另一方原子有孤电子对，另一方原子有价层空轨道一方原子有价层空轨道6.6.已知水电离成为氢氧根离子和水已知水电离成为氢氧根离子和水合氢离子，试写出阳离子的结构。合氢离子，试写出阳离子的结构。HH O +H 练练 习习1键能的定义：键能的定义：在在101kPa、298K条件下。条件下。1mol 气态气态AB分子生成气态分子生成气态A原子和原子和B原子的过原子的过程所吸收的能量，称为程所吸收的能量，称为AB键共价键得键能。键共价键得键能。2 2键长：键长：两原子核间的平均间距两原子核间的平均间距如在如在101kP

17、a、298K条件下。条件下。1mol气态气态H2生成气生成气态态H原子的过程所吸收的能量为原子的过程所吸收的能量为436kJ，则，则HH键的键能为键的键能为436kJmol-1原子间形成共价键，原子轨道发生重叠。原子轨道重叠原子间形成共价键，原子轨道发生重叠。原子轨道重叠程度越大，共价键的键能越大，两原子核的平均间距程度越大，共价键的键能越大，两原子核的平均间距键长越短。键长越短。请结合表中数据分析：请结合表中数据分析：1.影响共价键强弱的因素影响共价键强弱的因素2共价键强弱与分子稳定性的关系共价键强弱与分子稳定性的关系2 2键能大小与分子稳定性的关系：键能大小与分子稳定性的关系：对结构相似的

18、分子，键长越短，键能越对结构相似的分子，键长越短，键能越 大，大，一般含一般含 该键的分子越稳定。该键的分子越稳定。（1 1）一般情况下，成键电子数越多，键长越一般情况下，成键电子数越多，键长越 短短，形成的共价键越牢固，键能越大，形成的共价键越牢固，键能越大.（2 2）在成键电子数相同，键长相近时，键的在成键电子数相同，键长相近时，键的 极性越大，键能越大极性越大，键能越大.小结：小结：（1）反应热应该为断开旧化学键（拆开反应物）反应热应该为断开旧化学键（拆开反应物原子）所需原子）所需 要吸收的能量与形成新化学键（原子重新组合成反应生要吸收的能量与形成新化学键（原子重新组合成反应生 成物）所

19、放出能量的差值。旧键断裂所吸收的总能量大成物）所放出能量的差值。旧键断裂所吸收的总能量大 于新键形成所放出的总能量，反应为吸热反应，反之为于新键形成所放出的总能量，反应为吸热反应，反之为 放热反应。放热反应。（2）由于反应后放出的热量使反应本身的能量降低，故规）由于反应后放出的热量使反应本身的能量降低，故规 定定H为为“”，则由键能求反应热的公式为，则由键能求反应热的公式为 H=反应物的键能总和反应物的键能总和 生成物的键能总和。生成物的键能总和。H=生成物的总能量生成物的总能量反应物的总能量。反应物的总能量。（3）放热反应的）放热反应的H为为“”，H0；吸热反应的吸热反应的H为为“+”，H0

20、。（4）反应物和生成物的化学键的强弱决定着化学反应过程）反应物和生成物的化学键的强弱决定着化学反应过程 中的能量变化。中的能量变化。3.利用键能计算化学反应中的利用键能计算化学反应中的H金属键、金属键、离子键和共价键的比较离子键和共价键的比较静电作用静电作用共用电子对共用电子对电性作用电性作用无无无无既有方向性既有方向性又有饱和性又有饱和性金属元素的原子半金属元素的原子半径和单位体积内自径和单位体积内自由电子数目由电子数目阴、阳离子的电阴、阳离子的电荷数和核间距荷数和核间距键长、成键电子键长、成键电子数、极性数、极性1N2、O2、F2与与H2的反应能力依次增强，的反应能力依次增强，从键能的角度

21、应如何理解这一化学事实从键能的角度应如何理解这一化学事实?2通过上述例子，你认为键长、键能对分通过上述例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响子的化学性质有什么影响?练练 习习从表从表3-6数据可知，数据可知，NH键、键、OH键与键与HF键的键能键的键能依次依次増増大；意味着形成这些键时放出的能量依次增大，大；意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定。所以化学键越来越稳定。所以N2、O2、F2与与H2的反应能力的反应能力依次增强。依次增强。一般情况下，分子的键长越短，键能越大，一般情况下，分子的键长越短，键能越大，该分子越稳定。该分子越稳定。3.化学反应可视为旧键断裂和新

22、键形成的过程。化学键的化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成键能是形成(或拆开或拆开)lmol化学键时释放化学键时释放(或吸收或吸收)的能量。已的能量。已知白磷和知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能键能(kJ/mol)：PP：198 PO：360 OO：498，则反，则反应应P4(白磷白磷)+3O2P4O6的反应热的反应热H为为 ()A一一1638 kJ/mol B+1638 kJ/mol C一一126k kJ/mol D+126 kJ/mol 白磷白磷 P4O6 练练 习习A10928 共价键共价键金刚石晶胞金刚

23、石晶胞1 1：在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有多少个？原子有多少个？2 2：在金刚石晶体中每个碳原子形成几个共价在金刚石晶体中每个碳原子形成几个共价键？键？3 3：在金刚石晶体中碳原子个数与在金刚石晶体中碳原子个数与CC共价键共价键个数之比是多少？个数之比是多少？4:4:在金刚石在金刚石晶体中最小碳环由几个碳原子来晶体中最小碳环由几个碳原子来组成组成?5.在金刚石晶胞中占有的碳原子数？在金刚石晶胞中占有的碳原子数？问题：问题：4个个1：26个个4个个8个个18010928 SiO共价键共价键1.在在晶体中，每个硅原子与晶体中，每个硅原子与 个氧原子

24、个氧原子结合；每个氧原子与结合；每个氧原子与 个硅原子结合；在个硅原子结合；在晶体中硅原子与氧原子个数之比是晶体中硅原子与氧原子个数之比是 。2.在在晶体中，每个硅原子形成晶体中，每个硅原子形成 个共个共价键；每个氧原子形成价键；每个氧原子形成 个共价键；硅原子个共价键；硅原子个数与个数与共价键个数之比是共价键个数之比是 ；氧原；氧原子个数与子个数与共价键个数之比是共价键个数之比是 。3.在在晶体中，最小环为晶体中，最小环为 元环。元环。问题：问题：21：24421：41：212解释：结构相似的原子晶体，原子半径越解释：结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高小，键长

25、越短，键能越大，晶体熔点越高金刚石硅锗金刚石硅锗1.怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？锗的熔点和硬度依次下降？2.“具有共价键的晶体叫做原子晶体具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这。这种说法对吗？为什么？种说法对吗？为什么？1.2003年美国年美国科学科学杂志报道：在超高压下，杂志报道：在超高压下，科学家用激光器将科学家用激光器将CO2加热到加热到1800K，成功制，成功制得了类似石英的得了类似石英的CO2原子晶体。下列关于原子晶体。下列关于CO2晶体的叙述中不正确的是晶体的叙述中不正确的是()A.晶体中晶体中C、O原子个数比为原子个数比

26、为1 2 B.该晶体的熔点、沸点高、硬度大该晶体的熔点、沸点高、硬度大 C.晶体中晶体中COC键角为键角为180 D.晶体中晶体中C、O原子最外层都满足原子最外层都满足8电子结构电子结构 练练 习习2.氮化硅是一种新合成的材料，它是一种超氮化硅是一种新合成的材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组物质熔化硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组物质熔化时，所克服的作用力与氮化硅熔化所克服的微时，所克服的作用力与氮化硅熔化所克服的微粒间的作用力都相同的是粒间的作用力都相同的是 ()A.硝石和金刚石硝石和金刚石 B.晶体硅和水晶晶体硅和水晶C.冰和干冰冰和干冰 D.萘和蒽萘和蒽 练练 习习3.碳化

27、硅（碳化硅（SiC）具有类似金刚石的结构，）具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三种晶体三种晶体金刚石金刚石晶体硅晶体硅碳化硅中，它们碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是的熔点从高到低的顺序是 （）A.B.C.D.练练 习习4.氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300反应获得。反应获得。(1)氮化硅晶体属于氮化硅晶体属于_晶体。晶体。(2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，

28、已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且且N原子和原子和N原子，原子，Si原子与原子与Si原子不直接相连，同时原子不直接相连，同时每个原子都满足每个原子都满足8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式式_.(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为式为_.练练 习习强热强热5.单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据 晶体硼的晶体类型属于晶体硼的晶体类型属于_晶体，理由是晶体，理由是_。已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，其中有其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个项点上个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个项点上各有各有1个个B原子。通过视察图形及推算，此晶体体结构单元由原子。通过视察图形及推算，此晶体体结构单元由_个硼原子构成。其中个硼原子构成。其中BB键的键角为键的键角为_。共含有。共含有_个个BB 练练 习习